Ihminen kasvattaa jalkojensa pituutta kävelemällä kanta-askelluksella. Muiden kävelijöiden keskuudessa kummallinen tapa edetä saattaa olla miljoonia vuosia vanha sopeutuma, jolla vähennetään liikkumisen energiantarvetta. Uusi tutkimus selvitti voidaanko jalkojen pituutta todella lisätä keinotekoisesti? Entä voiko kanta-askellus sittenkin olla ihan oikea tapa juosta? 

Kun avojaloin tai vaimentamattomilla jalkineilla juoksemisen suosio lisääntyi, tapaa alettiin perustella järkisyillä. Koska avojaloin juoksu melkein vääjäämättä johtaa päkiäkontaktiin, se vähentää vammoja ja parantaa juoksun taloudellisuutta.

Todellisuudessa kumpikaan väite ei saa tukea tutkimuksista. Avojaloin juoksevat eivät yleensä hyödy taloudellisuudessa, vaikka käyttävät päkiäkontaktia, verrattuna vahvasti vaimennetuilla kengillä juokseviin, joiden hallitseva tekniikka on koskea alustaan ensiksi kantapäällä. Asian pitäisi olla yksinkertainen: koska kaikki maailmanennätykset on juostu astumalla päkiällä, sen pitäisi olla ylivertainen tapa edetä. Asia askarrutti James Webberiä ja David Raichlenia, ja he päättivät tutkia asiaa kokeellisesti.¹

Ihminen luokitellaan kanta-astujaksi, koska meidän kantapää osuu ensimmäisenä maahan kävellessä. Kanta-askellus on luonnossa poikkeuksellinen tapa liikkua. Valtaosa kahdella tai neljällä jalalla liikkuvista eläimistä on joko varvas- tai kärkiastujia, jotka käyttävät liikkumiseen varpaita tai kynttä (sorkka, kavio). Eläimet käyttävät astumiseen jalan kärkeä, koska saavat siten jalkoihinsa lisää pituutta. On havaittu, että laji kuin laji niin pitkäjalkaiset etenevät taloudellisemmin.²

Teoreettisesti myös ihminen hyötyisi, jos saisi pidemmät jalat.

Selvittääkseen käykö näin, Webber ja Raichlen tekivät päinvastoin, he lyhensivät ihmisten jalkoja. Tämä ei sisältänyt raakaa raajojen katkomista, vaan tutkijat ainoastaan opettivat koehenkilönsä kävelemään päkiällä, siis samalla tavalla mitä mallit tekevät korkokengillä tasapainoillessaan.

Päkiällä kävely lyhentää jalan toiminnallista pituutta verrattuna kanta-askellukseen seuraavasti: Kävelevä ihminen on kuin väärinpäin käännetty heiluri. Jalka on heilurin varsi, jonka toinen pää on kiinni alustassa ja toisessa päässä kulkee kehon massa. Kanta-askeleessa suurin paine kohdistuu kontaktin alussa kantapäähän, josta painekeskipiste matkustaa jalkapohjaa pitkin kohti päkiää ja ponnistusta. Siksi kävelijää mallintavan heilurin tukipiste ei sijaitse jalkapohjassa, vaan maan alla noin 18 cm etäisyydellä jalkapohjasta (kuva 1). Kanta-askellus siis keinotekoisesti pidentää kävelijän jalan toiminnallista pituutta, mutta päkiällä astuminen ei saa aikaan samaa vaikutusta.

Kuva 1. Kävelyn biomekaaninen heilurimalli. a. Normaalisti kävelevä kanta-astuja ottaa ensimmäisen kontaktin alustaan kantapäällä (yllä), mutta tutkimuksessa koehenkilöt opetettiin tekemään se myös päkiällä (alla). b. Kanta-askellu lisää jalan toiminnallista pituutta (L’), koska kuvitteellisen heilurin tukipiste sijaitsee maan alla.

Tutkijat mittasivat kahden eri kävelyn vaikutuksen vapaasti valittuun kävelynopeuteen, kävelystä-juoksuun siirtymisen nopeuteen ja liikkumisen taloudellisuuteen. Selvisi, että kanta-astujat kävelivät nopeammin, siirtyivät kävelystä juoksuun suuremmassa nopeudessa ja olivat taloudellisempia kävelijöitä kuin päkiäastujat. Kun kävelijöiden nopeudet normalisoitiin jalan toiminnalliseen pituuteen, ero tekniikoiden välillä katosi. Tämä osoittaa, että erot taloudellisuudessa johtuvat nimenomaan jalkojen pituudesta.

Tämän tutkimuksen perusteella näyttäisi siltä, että vaikka korkokenkiä käyttävät ihmiset näkevät paljon vaivaa vaikuttaakseen todellista pitemmiltä, he kuitenkin luultavasti kävelevät lyhyemmillä jaloilla, kuin jos he eivät käyttäisi korkokenkiä.

Koska juoksijoilla on omat keinonsa pyrkiä mahdollisimman taloudelliseen liikkumiseen, tämä tutkimus ei yksinään riitä vahvistamaan juoksusta aiemmin tehtyjä havaintoja. Se kuitenkin tarjoaa mielenkiintoisen hypoteesin, joka ehkä voisi selittää sen havainnon, että on olemassa iso joukko juoksijoita, jotka käyttävät vaimennettuja juoksujalkineita, juoksevat maltillisella nopeudella (n. 7–10 km/h), käyttävät turvallisesti kantakontaktia, eivätkä saa mainittavaa etua juoksun taloudellisuudessa siirtyessään käyttämään päkiäkontaktia.

Lähteet:

1. Webber JT, Raichlen JA. The role of plantigrady and heel-strike in the mechanics and energetics of human walking with implications for the evolution of the human foot. Journal of Experimental Biology 2016 219: 3729-3737. [Linkki]
2. Pontzer H. Effective limb length and the scaling of locomotor cost in terrestrial animals. Journal of Experimental Biology 2007 210: 1752-61. [Linkki]